II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ЛОТОСА КОМАРОВА В УСЛОВИЯХ БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Руднев И.И. 1

---

1МБОУ "СОШ √1 г. Строитель"

Попленкина О.Н. 1

---

1МБОУ "СОШ √1 г. Строитель"

Работа в формате PDF

2.5 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Содержание

Введение

Лотос очень удивительное и красивое растение. Созерцательная восточная мифология олицетворяет лотос со Вселенной. Египтяне считали его символом высшей власти. Удивительна примета, связанная с лотосом. Египтяне утверждали, что количество лотосов на воде тождественно великому плодородию. Всего в мире есть четыре вида лотосов — желтый, орехоносный,каспийский идальневосточный, который называется лотос Комарова, в честь знаменитого ботаника. Владимир Леонтьевич Комаров внес огромный вклад в изучение флоры Дальнего Востока, не только российского, но и Китая, Кореи, Маньчжурии, за что еще в 1897 г. получил одну из высших наград — Большую серебряную медаль им.Прежевальского от Русского географического общества. Лотос Комарова некоторые специалисты считают подвидом лотоса орехоносного. На пруду вблизи села Быковка, в нескольких километрах от города Строитель несколько лет любуются местные жители красотой дальневосточного лотоса. Лотос покрывает почти всю поверхность пруда. О том, что на пруду растёт лотос узнали многие жители района,поэтому теперь в село Быковка приезжают туристы не только рыбачить, но и любоваться дивным цветением древнего растения. Мы ведь знаем, что данное растение не свойственно нашей умеренно-континентальной местности, ведь это растение жарких тропических стран. Меня заинтересовал лотос, не только своей красотой, мне захотелось исследовать, каким образом данное растение развивается в условиях средней полосы России. Цель исследования: изучение биологических особенностей: сроков фенологических фаз и биометрических измерений лотоса Комарова в условиях Яковлевского района Белгородской области.Задачи: 1.Изучить биологические особенности лотоса Комарова.

2.Определить влияние метеорологических условий на развитие лотоса в нашей местности 3. Сравнить влияние метеорологических условий на биологические особенности лотоса Комарова за последние два г

1.Биологические особенности лотоса Комарова

Семейство Лотосовые (Nelumbonaceae) представлено всего одним родом лотос (Nelimbo), состоящим их двух видов: лотоса орехоносного(N, nucifera) и лотоса желтого (N, lutea). Виды лотоса резко различаются окраской цветков и географическим распространением. У лотоса орехоносного цветки розовые, а у желтого, о чем говорит уже его название, желтые. Первый вид известен только в Старом Свете, где он произрастает в Северо-Восточной Австралии, на островах Малайского архипелага, Филиппинских островах, в Южной Японии, на острове Шри-Ланка, на полуостровах Индостан и Индокитай, в Китае, на советском Дальнем Востоке в Хабаровском и Приморском краях, а также по берегам Каспийского моря- в устье реки Куры и дельте Волги. Имеются два противоположных взгляда на произрастание лотоса по побережью Каспийского моря. Одни считают, что он сохранился с доисторических времён, другие связывают его появление с деятельностью человека. Лотос как растение с широким ареалом, произрастает в самых различных условиях. В Северном Китае, на Дальнам Востоке, европейской части России лотос Комарова находится в довольно суровых условиях, переносит зимние морозы. Как правило растёт в проточных водоёмах – в заболоченных местах, озёрах и речках с медленным течением.

Лотос появился в меловом периоде мезозойской эры. Широко распространился лотос в палеогеновом периоде кайнозойской эры, но в четвертичном периоде ареал распространения сильно сократился.

Лотос – растение травянистое, земноводное, стебли его превратились в ползучие корневища, которые погружены в песчаный донный субстрат водоема.

Корневище мощное, симподиально ветвящееся, с хорошо выраженными шаровидными узлами, от которых отходят многочисленные корни. На зиму в корневищах откладывается крахмал, благодаря чему они очень разрастаются в толщину, имея вид крупных огурцов. В узлах корневищ образуются почки, в которых формируются как листья, так и цветки. На поперечном срезе через корневище видно, что оно пронизано многочисленными одиночными пучками, расположенными концентрическими кругами, разделёнными крупными воздухоносными полостями.

Листья у лотоса двух типов: одни подводные, сидячие, широколанцетной формы, чешуевидные, с параллельным жилкованием, обычно плотно охватывающие молодые почки и точки роста корневища; другие надводные, или воздушные, плавающие и высоко поднимающиеся над водой. (Приложение 3.Фото 8). Надводные листья имеют округлощитовидную форму, длинный черешок, усажен шиповидными выростами. У плавающих листьев листовая пластинка плоская, а у стоячих воронковидная. У листьев лотоса интересная особенность - несмачиваемость. Вода подобно ртути собирается на поверхности листа в крупные капли. Это объясняется наличием на верхней поверхности листа хорошо развитого воскового налёта и сильно выраженных кутинизированных бугорков, образованных выростами на эпидермальных клетках. Жилкование воздушных листьев лучистое: из центра листа из места прикрепления черешка радиально расходятся 12-25 жилок, которые многократно вильчато ветвятся, за исключением одной перисторазветвлённой средней жилки, выходящей к краю листа в области выемки, имеющейся на листовой пластинке. В утренние часы в центре воронковидных стоячих листьев собирается роса. В тканях листьев лотоса имеются большие воздухоносные полости, обеспечивающие растению избавление от избыточного увлажнения. Устьица на листьях лотоса располагаются только с верхней стороны, будучи глубоко погружёнными в бугорчатую ткань эпидермы.

Цветки лотоса удивляют красотой. Они очень крупные диаметром до 30см., одиночные, пазушные, обоеполые, спиральноциклические. У лотоса орехоносного цветки яркорозовые, хотя лепестки в основании обычно более бледные чем на верхушке. Цветки обладают слабым, но очень приятным коричным запахом. Они высоко поднятые как и листья над водой на прямой длинной цветоножке, которая подобно листовым черешкам покрыта шиповидными выростами. Цветки лотоса обладают положительным гелиотропизмом, т.е. всегда обращены в сторону солнца. Несколько ниже прикрепления цветка имеется так называемая зона реагирования, в которой он меняет свое положение. Именно эта связь с солнцем послужила одной из причин для обожествления лотоса древними египтянами и индусами. Чашелистиков у лотоса только 2. Лепестки многочисленные (22-30), располагаются спирально и не вполне ясно отграничены от чашелистиков. Многочисленные тычинки также располагаются по спирали; они крупные, с большим мясиситым связником, продолженным выше пыльников и обычно загнутым внутрь цветка, и двумя длинными пыльниками. Пыльцевые зёрна трёхбороздные с очень своеобразной поверхностью зёрен. Геницей погружён в сильно разросшееся цветоложе, которое имеет обратноконическую форму. Отдельные бочковидные по форме плодолистики располагаются спирально или почти кольчато и имеют сидячее блюдцевидное рыльце. Зародыш лотоса очень крупный, с массивными, мясистыми бесцветными семядолями и почечкой с двумя первыми темно-зелёными листьями. Запасные питательные вещества заключаются в семядолях, очень скудный эндосперм расходуется на ранних этапах развития зародыша, и всё взрослое семя заполнено зародышем. Цветет лотос Комарова всего месяц, с конца июля и до начала сентября, в середине сентября в цветоложе похожей на перевернутый конус, созревают семена от 20 до 35 орешков в каждой, поэтому его иногда относят к виду орехоносный. Удивительный факт обнаружили австралийские ученые, ночью перед тем как распуститься лотос нагревается, чем с успехом пользуются некоторые пчелки или жуки, прячась в бутонах на ночь. Поражает великая жизнестойкость этого реликта. При неблагоприятных условиях семена лотоса не прорастают, но и не погибают, а переходят в стадию анабиоза.

Плод лотоса –разновидность односемянный многоорешек, у лотоса каждый орешек погружен в разросшуюся ось цветка.

В естественных условиях лотос размножается преимущественно вегетативно с помощью корневищ, которые в весеннее- летнее время активно растут и ветвятся, давая тонкие шнуровидные молодые корневища, называемые столонами. Они обеспечивают размножение растений и быстрое завоевание ими большого пространства. Нередко растения одной заросли оказываются связанными общей системой корневищ, достигающих огромной длины.

2.История появления зарослей лотоса Комарова на прудах Яковлевского района Белгородской области

Лотос Комарова занесен в Красную книгу, на Дальнем Востоке он растет в естественных условиях в Приморском, Хабаровском краях и в Амурской области — на озере Ханка и других озерах Приханкайской низменности, острове Путятина, речке Арсеньевка, в долине реки Уссури, в низовьях реки Зея, Бурея и на Среднем Амуре. Лотос Комарова - земноводное травянистое многолетнее растение, выделенное в отдельный вид советским ботаником Гроссгеймом. Лотос приспособился к условиям умеренного климата и стал морозостойким растением. Обычно слой ила, в котором зимуют корневища, не промерзает и температура придонного слоя воды не опускается ниже +4 С. В случае же полного промерзания водоема корневища лотоса погибают.Благодаря мерам охраны и стараниям энтузиастов будущее лотоса Комарова не вызывает опасений, но все-таки это довольно редкое растение. В природе корневищами лотоса могут питаться кабаны, но основной угрозой для вида является деятельность человека.[2]

Неблагоприятно для лотосов заиливание водотоков вследствие развития водной инфраструктуры и изменения гидрологического режима рек и озер. Значительный урон могут нанести туристы – бессмысленно рвать цветы лотоса запрещено, тем не менее некоторые это делают. Ареал лотоса может измениться и в связи с глобальным изменением климата. Самым северным районом возможного произрастания лотоса в открытом грунте является низовье Зеи, впадающей в Амур у Благовещенска (около 50° с. ш.). На запад эта граница проходит примерно через Караганду, Камышин, Харьков, Киев, Львов. Севернее нее его выращиванию будут препятствовать короткий вегетационный период недостаточная солнечная инсоляция и низкая температура воды. Вероятно, с успехом можно разводить лотос в водоемах, питающихся отработанными теплыми водами электростанций. Лотос можно выращивать как в естественных, так и в искусственных водоемах — ямах, заполненных водой, кадках, бетонных бассейнах. [2]

Лотосы в быковском пруду выросли, естественно, не сами собой. Семена экзотического растения в Яковлевский район привёз Анатолий Баканов. Несколько лет назад он с семьёй переехал в Строитель из Приморского края. Анатолий Баканов по профессии авиационный инженер, ветеран войны в Афганистане. А цветоводство – это его хобби. Где бы не жил он раньше, всегда их высаживал в водоёмы. Лотосы приживались на новом месте не сразу. Акклиматизация лотоса в Яковлевском районе проходила со сложностями. В 2010-м они сильно пострадали от засухи. Но в следующем году акклиматизировались и уже на третий год зацвели. Анатолий Васильевич высадил лотосы не только в быковском пруду, но и в пруду урочища Маршалково в городе Строитель. Там они тоже принялись, но растут не охотно, как в Быковке: на вид цветы гораздо меньше. Наверное, сказывается близость города. Летом 2015 года лотосы в урочище Маршалково уже не цвели.[2]

3. Размещение лотоса Комарова в Яковлевском районе Белгородской области

«Быковский пруд» - пруд в балке Озерки у села Быковка. Расстояние от устья реки до плотины пруда 1,0 км. Тип пруда долинный. Регулирование пруда сезонное. Пруд введён в эксплуатацию в 1962 году. Гидроузел раньше имел ведомственную принадлежность СПК «1-е Мая». Площадь водосбора составляет 11,5 км². Объём стока 50% обеспеченности годовой составляет 1, 350 млн. м³. Объём пруда полный- 0,850 млн. м³, полезный 0,710 млн. м³.

Морфологические параметры пруда:

-длина 1,35 км,

-ширина максимальная-300м, средняя 192 м.

-ширина по гребню-9м.

- глубина максимальная - 6,7м, средняя - 3,27 м.

-площадь зеркала при НПУ- 0,26 км².

Характеристика плотины:

-высота плотины-9мм

-верховой откос 1:5

-крепление-травы.

Вода пруда по органолептическим показателям прозрачная, без запаха. Антропогенная нагрузка не велика. Приложение 1 (Топографическая карта пруда с обозначением размещения зарослей лотоса

4.Фенологические наблюдения лотоса орехоносного на пруду в балке Озерки у села Быковка

Изучение фенологических фаз проводилось методом наблюдения. Наблюдение проводилось на протяжении 2 лет: в 2015 и 2016 годах. Рассматривались следующие фенологические фазы: 1.Фаза вегетации- появление листьев, Приложение 3 (Фото2,3,5) 2.Фаза бутонизации, Приложение 3 ( Фото 7) 3. Фаза цветения, 4. Фаза созревания семян. Кроме сроков фенофаз, проводились измерения температуры воды, отмечались метеорологические условия.

Таблица №1 Фенологические наблюдения лотоса орехоносного (лотоса Комарова) в 2015-2016 годах

Результат: В условиях средней полосы России в умеренно-континентальном климате цветёт и даёт семена лотос Комарова. Фаза вегетации продолжается длительное время до наступления низких положительных температур. Продолжительность вегетационного периода зависит от количества дней с высокими положительными температурами.

В 2015 году длительность вегетационного периода была длительнее, чем в 2016 году. Продолжительность фазы бутонизации составляет в среднем 25 суток. Продолжительность фазы цветения составляет в среднем 30 суток. Продолжительность фазы созревания семян составляет в среднем-30 суток. Для начала фазы вегетации необходима температура воды 14-15ͦС, для наступления фазы бутонизации необходима температура +20ͦС, для цветения и созревания семян необходима более высокая температура +25-30ͦС.

Вывод: Все фенологические фазы в 2016 году наступили позже, причиной тому является холодная весна. Продолжительность фаз бутонизации, цветения и созревания семян также как и вегетации зависти от количества дней с высокими положительными температурами.

Кроме фенологических наблюдения проводились биометрические измерения: окружность бутона Приложение 3 (Фото 9,10), диаметр цветка, диаметр листа Приложение 3 (Фото4), длина цветоножки над водой Приложение 3(Фото 6), длина листового черешка над водой, количество семян в плодах. Средние показатели определялись исходя из исследований 50 растений.

Таблица №2 Биометрические измерения лотоса орехоносного (лотоса Комарова) в 2015-2016 годах

Результат: Биометрические показатели лотосов пруда в балке Озерки соответствует биометрическим показателям, описанных в научной литературе. В среднем диаметр цветка составляет 30 см. Диаметр листа 60-70 см. Длина цветоножки над водой 40-45см. Длина листового черешка над водой в среднем 35 см. Количество семян в многоорешке составляет 25-30 семян.

Вывод: Биометрические показатели двух лет исследования зависят от температуры воздуха в период вегетации. В 2015 году были лучшие погодные условия для формирования вегетативных и генеративных органов.

Заключение

В условиях средней полосы России в умеренно-континентальном климате цветёт и даёт семена лотос Комарова. Заросли лотоса находятся в Яковлевском районе Белгородской области на пруду в балке Озерки вблизи села Быковка. Лотосы посажены в 2009 году, в 2010 году лотосы пострадали из-за засухи, в 2011 году лотосы зацвели. Лотосы хорошо прижились, причин тому может быть несколько: глубина водоёма, циркуляция воды, её чистота, состав грунта дна, температура придонных вод в морозное время, антропогенная нагрузка. Но цель моей работы связана с изучение сроков фенологических фаз и биометрии лотоса Комарова в условиях Яковлевского района Белгородской области в зависимости от метеорологических условий. Методы исследования: наблюдение и измерение. Средние значения биометрических показаний определил из числа изучаемых 50 растений.

Метеорологические условия последних лет исследования различаются, условия предыдущего года были более благоприятными, поэтому фенологические фазы 2016 года проходили с небольшим опозданием, биометрические показатели также несколько ниже показателей предыдущего года исследования. Для начала фазы вегетации необходима температура воды 14-15ͦС, для наступления фазы бутонизации необходима температура +20ͦС, для цветения и созревания семян необходима более высокая температура +25-30ͦС. Все фенологические фазы в 2016 году наступили позже, причиной тому является холодная весна. Продолжительность фаз бутонизации, цветения и созревания семян также как и вегетации зависти от количества дней с высокими положительными температурами.

Список литературы

1. Жизнь растений. В 6-ти т./Гл.ред. Ал.А.Фёдоров./Т5.Ч1.Цветковые растения. Под ред. А.Л. Тахтаджяна,--М.:Просвещение, 1980._430с., ил.,32л.,ил.

2. https://www.belpressa.ru/news/news/tam-lotosy-cvetut09880/

Приложение 1 Топографическая карта пруда с обозначением размещения зарослей лотоса

Приложение №2

Таблица №1 Метеорологические условия в районе балки Озерки села Быковка Яковлевского района Белгородской области в 2015

Таблица №2 Метеорологические условия в районе балки Озерки села Быковка Яковлевского района Белгородской области в 2016

Приложение 2 Определение фенологических фаз

Фото1 Начало вегетационного периода

Ф

Фото2 Пруд балки Озерки вблизи села Быковка

Фото3 Молодые листья лотоса Комарова образуют заросли на пруду.

Фото 4 Биометрические измерения диаметра широкой части листа

Фото 5 Период активной вегетации, надводные листья у самой поверхности воды.

Фото 6 Биометрические измерения –высота надводной цветоножки.

Фото 7 Фаза бутонизации

Фото8 Лист лотоса

Фото 9 Биометрические измерения –окружность бутона

Фото10 Окраска бутонов изменяется по мере их развития.

Фото 11 Массовое цветение

Фото 12 У лотоса появляются плоды.

Фото 13 Биометрическое измерение плодов

Фото14 Определение массы семян лотоса

26